113 年 國立臺灣大學分子與細胞生物學研究所碩士班《分子生物學（B）》

本題考查諾貝爾獎得主與其科學貢獻。2023 年的諾貝爾生理學或醫學獎頒發給 Katalin Karikó 和 Drew Weissman，以表彰他們在核苷基修飾 mRNA 技術方面的發現，這項技術使得開發對抗 COVID-19 的有效 mRNA

本題考查基因在染色體上的位置術語。
(A) Operon：在原核生物中，一系列共同調控的基因及其相鄰的調控序列。
(B) Locus (複數 loci)：基因在染色體上的特定位置。

核心觀念

DNA 複製需要：

1. DNA 模板：提供鹼基配對依據。
2. 具游離 $3'$-OH 的 primer：提供 DNA polymerase 延伸的起點。
3. DNA polymerase：催化新生 DNA 鏈延伸。
4. dNTPs：作為合成新鏈的原料與能量來源。

但在細胞內，DNA 複製所使用的 primer 通常是由 primase 合成的 RNA primer，而不是 DNA primer。DNA polymerase 無法從頭合成第一個核苷酸，必須接續既有 primer 的 $3'$-OH 端延伸。

解題方法

關鍵在於辨認選項中的精確用語：題目問的是「哪一項不是必需」，而非「primer 是否必需」。

雖然複製一定需要 primer，但天然 DNA 複製所需的是 RNA primer。因此，「DNA primer」並非 DNA 複製不可或缺的物質；它可在人工實驗中作為替代性引子，卻不是細胞內 DNA 複製的必要形式。

選項分析

• (A) DNA primer：正確答案

  DNA polymerase 確實需要 primer 才能延伸，但天然 DNA 複製使用的是 RNA primer。RNA primer 由 primase 合成，之後再由 DNA polymerase 延伸，並在後續步驟被移除及替換。因此，特定要求「DNA primer」並非必要。

• (B) DNA template：錯誤選項

本題考查 DNA 複製過程中滯後鏈（lagging strand）的合成特徵。
DNA 聚合酶 III 在複製叉的兩個模板上進行合成，但由於 DNA 聚合酶只能沿 5' 到 3' 方向合成，而兩個模板鏈的走向是反平行的，因此會產生兩種合成方式：

• 前導鏈（leading strand）：以一個模板鏈為基礎，沿著 5' 到 3' 方向連續合成，不需要引子（除了起始點）。
• 滯後鏈（lagging strand）：以另一個模板鏈為基礎，合成方向與複製叉的移動方向相反，因此必須分段合成。

本題考查 DNA 的鹼基配對規則（Chargaff's rules）。在雙股 DNA 中，腺嘌呤 (A) 的比例等於胸腺嘧啶 (T) 的比例，鳥糞嘌呤 (G) 的比例等於胞嘧啶 (C) 的比例。同時，A+T 總比例等於 G+C 總比例，且 A+T+G+C 總和為 100%。
已知 A = 20%。
根據鹼基配對規則，T = A = 20%。

本題考查 DNA 解旋（unwinding）過程中，緩解超螺旋（supercoiling）張力的酶。
當 DNA 解旋酶（helicase）打開雙螺旋時，會在前方區域造成超螺旋的累積，產生張力。
(A) DNA polymerase III：主要負責 DNA 的合成。
(B) DNA polymerase I：負責移除 RNA 引子並填補空隙。
(C) DNA helicase：負責解開 DNA 雙螺旋，但它本身不直接「緩解」張力，而是造成張力。

本題考查凝膠電泳（gel electrophoresis）分離 DNA 片段的原理。
凝膠電泳是一種根據分子大小和電荷來分離核酸（如 DNA）或蛋白質的技術。
在標準的 DNA 凝膠電泳中，DNA 分子帶有負電荷（由於磷酸基團），因此在電場中會向正極移動。

• (A) Methylation：DNA 的甲基化是一種表觀遺傳修飾，它不會改變 DNA 的大小或電荷，因此無法被標準的凝膠電泳直接分離。

本題考查 DNA 複製過程中移除 RNA 引子的酶。
在原核生物（如 E. coli）的 DNA 複製中，主要有幾種 DNA 聚合酶：

• DNA polymerase III (Pol III)：是主要的 DNA 合成酶，負責前導鏈和滯後鏈的連續合成。它沒有 5'→3' 核酸外酶活性來移除引子。
• DNA polymerase I (Pol I)：具有 5'→3' 核酸外酶活性，可以移除 RNA 引子，同時也具有 5'→3' DNA 聚合酶活性來填補引子留下的空隙，以及 3'→5' 核酸外酶活性（校對功能）。

核心觀念

真核生物的初級轉錄產物（pre-mRNA）必須經過 RNA processing，才能形成成熟 mRNA。主要步驟包括：

1. 5′端加帽（5′ capping）：加入 7-甲基鳥嘌呤（7-methylguanosine, m⁷G）帽結構。
2. 移除內含子（intron splicing）：剪除不保留於成熟 mRNA 的內含子，並將外顯子（exons）接合。
3. 3′端加上 poly(A) tail：在切割後的 3′端添加多聚腺苷酸尾。

因此，RNA processing 中被移除的是內含子；內含子通常屬於不編碼蛋白質的序列。

解題方法

判斷各選項在成熟 mRNA 形成過程中的命運：

• 被剪除：內含子，通常歸類為 noncoding sequences。
• 被保留：外顯子，包括蛋白質編碼區與非編碼的 5′、3′ untranslated regions（UTRs）。
• 被添加：RNA cap structure 與 poly(A) tail。

所以本題應選出「被移除」的項目，即 noncoding sequences，題目語境中指內含子。

選項分析

• (A) exons：錯誤

  外顯子會被保留在成熟 mRNA 中，剪接時由 spliceosome 將各個外顯子連接起來。

核心觀念

本題考查兩個觀念：

1. 真核生物 mRNA 的 poly(A) tail

   • 真核生物 mRNA 的 3′端通常具有一段由許多腺嘌呤組成的 poly(A) tail。
   • poly(A) tail 通常參與 mRNA 的穩定性、核外輸送與翻譯調控。
   • poly(A) tail 不屬於真正的蛋白質編碼區。

2. 翻譯與終止密碼子

   • 翻譯通常由起始密碼子 AUG 開始。
   • 每 3 個核苷酸構成一個密碼子。
   • UAA、UAG、UGA 為終止密碼子，不編碼胺基酸。
   • 因此，計算蛋白質長度時，終止密碼子不計入胺基酸數目。

解題方法

序列為：

由 5′端的 AUG 開始，每 3 個核苷酸分組：

對應翻譯結果為：

• AUG：甲硫胺酸
• GCU：丙胺酸
• ACA：蘇胺酸
• GAU：天門冬胺酸
• AGC：絲胺酸
• UGG：色胺酸
• GGC：甘胺酸
• UGA：終止密碼子

因此，UGA 前共有 7 個可翻譯的密碼子，編碼 7 個胺基酸；UGA 之後的大段 A 為 poly(A) tail，不進行翻譯。

本題考查「中心法則」（central dogma）的適用範圍。
「中心法則」最早由 Francis Crick 提出，其核心內容是：遺傳信息從 DNA 流向 RNA，再從 RNA 流向蛋白質。即 DNA → RNA → Protein。

• (A) One-gene/one-polypeptide hypothesis：這是中心法則的早期體現，認為一個基因編碼一個多肽鏈。雖然後來發現存在剪接變異、基因調控等複雜情況，但基本概念仍與中心法則相關。
• (B) Transcription：DNA 轉錄成 RNA 的過程，是中心法則的第一步。

本題考查轉譯過程中識別終止密碼子的因子。
在 mRNA 的轉譯過程中，當核糖體移動到 UAG、UAA 或 UGA 這三個終止密碼子（stop codons）時，轉譯就會停止。

• (A) RNA polymerase：負責 DNA 的轉錄，與轉譯無關。
• (B) Initiation factors：負責啟動轉譯，識別起始密碼子（AUG）。

核心觀念

本題考查 RNA 的轉錄後修飾，尤其是 tRNA 成熟過程中的鹼基修飾。

tRNA 初始轉錄產物稱為前驅 tRNA，必須經過切割、加上末端序列，以及多種核苷酸修飾後，才能形成具有功能的成熟 tRNA。其中最常見的修飾包括：

• 鹼基甲基化
• 假尿嘧啶化（uridine → pseudouridine）
• 二氫尿嘧啶化
• 次黃嘌呤形成
• 乙醯化與其他化學修飾

因此，tRNA 的鹼基常在 RNA 合成完成後，由特定修飾酵素進行甲基化。

解題方法

判斷關鍵在於辨認各類核酸的「合成後加工」特色：

1. DNA 的主要考點是複製後的 DNA 甲基化，與基因表現調控及限制修飾系統有關。
2. mRNA 的主要考點是 5′ cap、3′ poly(A) tail、剪接及 RNA 編輯。
3. tRNA 的主要考點是大量的轉錄後核苷酸修飾，尤其是鹼基甲基化。
4. rRNA 也會受到修飾，但研究所入學考試中，題目以「鹼基在合成後被甲基化」作為典型描述時，標準答案指向 tRNA。
5. cDNA 是以 mRNA 為模板反轉錄形成的 DNA，通常不具有 tRNA 那種大量的轉錄後鹼基修飾。

所以本題應選擇具有典型轉錄後鹼基修飾特徵的 tRNA。

選項分析

(A) DNA

DNA 的某些鹼基確實會被甲基化，例如胞嘧啶可形成 5-methylcytosine，腺嘌呤也可在特定生物中被甲基化。DNA 甲基化通常與複製後的表觀遺傳調控、基因沉默、基因組印記及細菌的限制修飾系統有關。

然而，本題的標準考點是「核酸合成後的鹼基修飾」，最具代表性的核酸為 tRNA，因此 DNA 不是本題預期答案。

(B) mRNA

真核生物 mRNA 會進行多種成熟加工，包括：

• 5′ 端加上 7-methylguanosine cap
• 3′ 端加上 poly(A) tail
• 移除 intron 並連接 exon
• 部分 mRNA 發生 RNA 編輯或內部核苷修飾

核心觀念

本題比較 DNA 複製（DNA replication） 與 RNA 轉錄（RNA transcription） 所需的基本成分。

兩者皆以 DNA 作為模板，並仰賴蛋白質酵素及相關因子催化；關鍵差異在於：

• DNA 複製需要一段既有的引子（primer）提供 $3'$-OH。
• RNA 轉錄由 RNA polymerase 直接辨認啟動子，通常可從頭合成 RNA，不需要 primer。

解題方法

判斷各選項是否同時出現在兩種流程中：

1. DNA 複製：需要 DNA 模板、RNA primer、DNA polymerase 等蛋白質。
2. RNA 轉錄：需要 DNA 模板、RNA polymerase 及轉錄因子等蛋白質，RNA 鏈則由核糖核苷酸從頭合成。
3. 比較兩者差異，可知「既有引子」是 DNA 複製特有的必要條件。

DNA 複製的延伸反應必須由既有核酸鏈的 $3'$-OH 開始：

RNA 轉錄則可直接進行 de novo initiation：

因此，RNA polymerase 不需要預先存在的 primer。

選項分析

(A) DNA

本題考查 Proximity-ligation assays 的應用。
Proximity-ligation assays (PLA) 是一種分子生物學技術，用於檢測細胞內兩種分子（通常是蛋白質）在空間上相互接近的事件。
其基本原理是：

1. 使用兩種特異性抗體，分別結合到目標分子（例如蛋白質 A 和蛋白質 B）上。
2. 每個抗體都連接有一個寡核苷酸接頭（oligonucleotide linker）。

核心觀念

本題考「基因功能失活」與「基因序列改變」的區別。

• 基因剔除（gene knockout）：直接破壞或移除目標基因，使其無法表現正常功能，通常會改變 DNA 序列。
• CRISPR：若指一般 Cas9 基因編輯，會在 DNA 上造成切割與突變，通常改變基因序列。
• RNA interference（RNAi）：利用小 RNA 降低特定 mRNA 的穩定性或翻譯效率，使基因表現受到抑制，但不改變 DNA 序列。
• Dominant negative mutation：突變蛋白會干擾同一細胞中正常蛋白的功能，使野生型基因的功能失活；在本題語境中，重點是「不必改變原本野生型基因的序列」。

因此，本題要找的是能在 DNA 序列不被直接改造的情況下，使基因功能失活的方法。

解題方法

判斷每個選項時，先問兩件事：

1. 是否直接改變目標基因的 DNA 序列？
2. 是否能使該基因的功能實際上失活？

RNAi 是在轉錄後層級抑制基因表現；dominant negative 則是利用突變蛋白干擾正常蛋白功能。兩者都能達到功能失活，而不必直接修改原本野生型基因的 DNA 序列。

選項分析

(A) gene knockout

錯誤。

Gene knockout 通常透過刪除、插入或破壞目標基因，使其無法產生正常功能蛋白。例如在 DNA 中引入 frameshift mutation，使後續胺基酸序列改變並產生提早終止密碼。

這類方法會直接改變基因序列，因此不符合題目「without altering its sequence」的條件。

(B) CRISPR

錯誤。

一般所稱的 CRISPR-Cas9 基因編輯，是由 Cas9 在目標 DNA 位置切割，接著透過非同源末端接合修復，產生插入或缺失，藉此破壞基因功能。其本質仍是改變 DNA 序列。

需注意，廣義的 CRISPR 技術也包括使用失活 Cas9（dCas9）的 CRISPR interference，CRISPRi。CRISPRi 可在不切割 DNA 的情況下抑制轉錄，理論上符合本題條件。然而考題將選項寫成單純的「CRISPR」，通常是指傳統 CRISPR-Cas9 基因編輯，而非特別指 CRISPRi；

核心觀念

本題考查「可移動 DNA 元件（mobile DNA elements 或 transposable elements）」的分類與定義。

可移動 DNA 元件是指能在基因組內改變位置，或能藉由 DNA 複製、RNA 中間體等機制於基因組間移動的 DNA 序列，主要包括：

• DNA transposon：以 DNA 形式移動。
• Retrotransposon：先轉錄成 RNA，再反轉錄成 DNA 插回基因組。
• Insertion sequence（IS）element：細菌中最簡單的轉位元件。
• LINEs：真核生物中的非 LTR 反轉錄轉位子。

其中，long terminal repeats（LTRs）本身是序列結構，通常位於某些反轉錄轉位子的兩端，並不等同於完整的可移動 DNA 元件。

解題方法

判斷每個選項是否為可移動 DNA 元件，關鍵在於確認它是否代表一個能夠獨立或依靠自身轉位機制改變基因組位置的遺傳單位。

若只是某種轉位元件的結構區段或重複序列，則不能直接視為 mobile DNA element。依此判斷，LTR 是反轉錄轉位子兩端的重複序列，而非完整的轉位元件，因此為本題答案。

選項分析

(A) transposon

正確描述為可移動 DNA 元件。

Transposon 是廣義的轉位子，能在基因組內由一個位置移動到另一個位置。依移動方式可分為：

• 剪下—貼上型（cut-and-paste）：由 transposase 切下後插入新位置。
• 複製—貼上型（copy-and-paste）：保留原本拷貝，並將新的拷貝插入其他位置。

因此 transposon 屬於典型的 mobile DNA element。

(B) long terminal repeats（LTR）

不是完整的可移動 DNA 元件，為本題答案。

LTR 是一段位於某些反轉錄轉位子或逆轉錄病毒基因組兩端的長末端重複序列，常包含轉錄調控、整合及多聚腺苷化相關訊號。

典型的 LTR retrotransposon 結構可表示為：

其中：

本題考查蛋白質在細胞內的運輸和分選機制，特別是運輸到粒線體（mitochondria）和葉綠體（chloroplasts）。
蛋白質的運輸和分選可以發生在不同的階段：

• Co-translational translocation：蛋白質在合成過程中（即與核糖體一起轉譯時）就被運輸到特定的細胞器，例如通過內質網的信號肽導向內質網。
• Post-translational translocation：蛋白質在合成完成後（即在細胞質中完成轉譯後），才被運輸到其最終目的地，如粒線體、葉綠體、過氧化物酶體等。這些蛋白質通常具有特定的信號肽，引導它們通過相應的運輸通道。

本題考查開放閱讀框 (Open Reading Frame, ORF) 分析在識別真核生物基因中的局限性。
ORF 是指從起始密碼子 (AUG) 到終止密碼子之間，連續不間斷的、可以被翻譯成蛋白質的核苷酸序列。
在原核生物中，基因通常是連續的，沒有內含子，所以 ORF 分析可以較好地識別編碼基因。
然而，在高等真核生物中，基因結構複雜：

• 內含子 (Introns)：真核生物的基因通常被內含子（非編碼序列）和外顯子（編碼序列）分隔。轉錄後，內含子會被剪接掉，外顯子連接起來形成成熟的 mRNA。

核心觀念

染色質（chromatin）是細胞核內由 DNA 與蛋白質組成的複合體，主要功能是：

• 包裝及壓縮長鏈 DNA。
• 調控 DNA 複製、修復與基因轉錄。
• 透過染色質結構控制基因的可近性。

染色質中的蛋白質可分為：

1. 組蛋白（histones）：與 DNA 組成核小體，是染色質的主要結構蛋白。
2. 非組蛋白（non-histone proteins）：包括染色質重塑蛋白、DNA 修復蛋白，以及可結合特定 DNA 調控序列的轉錄因子（transcription factors）。

在基礎分子生物學的標準定義下，染色質的主要組成為 DNA 與蛋白質，而 RNA 不被列為染色質的典型基本組成。

解題方法

判斷各選項是否屬於染色質的標準組成：

• DNA 是染色質的核心成分。
• 組蛋白負責包裝 DNA。
• 轉錄因子可作為非組蛋白，結合染色質上的特定 DNA 序列。
• RNA 雖可在轉錄過程中暫時出現在染色質附近，現代研究也發現許多 chromatin-associated RNA，但在本題所採用的基礎定義中，RNA 不是染色質的典型組成。

因此應選出 RNA。

選項分析

• (A) DNA：正確。
  染色質的核心就是 DNA。DNA 纏繞在組蛋白八聚體外圍，形成核小體（nucleosome），再進一步組織成更高階的染色質結構。

本題考查端粒（telomeres）的特徵。
端粒是真核生物染色體末端的結構，由重複的 DNA 序列和結合的蛋白質組成。

• (A) Consist of repetitive sequences with high G content：端粒的 DNA 序列通常是高度重複的，並且富含鳥糞嘌呤 (G)。例如，人類的端粒序列是 TTAGGG 的重複。高 G 含量有助於形成結構（如 G-四鏈體）。
• (B) Are a few hundred base-pairs long in vertebrates：端粒的長度是可變的，並且會隨著細胞分裂而縮短。

本題考查真核細胞分泌途徑（secretory pathway）的正確順序。分泌途徑負責處理和運輸細胞外的蛋白質和脂質。
典型的分泌途徑順序如下：

1. 粗糙內質網 (Rough ER)：新生蛋白質在這裡合成、摺疊和初步修飾（如醣基化）。
2. ER-to-Golgi transport vesicles：蛋白質被包裹在囊泡中，從 ER 運輸到 Golgi 體。
3. 高爾基體 (Golgi cisternae)：蛋白質在高爾基體內進一步加工、分類和包裝。
4. 分泌囊泡 (secretory vesicles)：經過加工的蛋白質被包裝到分泌囊泡中，運輸到細胞膜，通過胞吐作用釋放到細胞外。

我們來分析各個選項：

• (A) Rough ER → ER-to-Golgi transport vesicles → Golgi cisternae → secretory vesicles.
  • 這個順序是正確的，描述了分泌途徑的主要路徑。
• (B) Rough ER → ER-to-Golgi transport vesicles → Golgi cisternae → Mitochondria.

本題考查真核生物基因表達的主要調控層級。
真核生物的基因表達調控是一個複雜的多層次過程，包括：

1. 染色質重塑 (Chromatin remodeling)：影響 DNA 的可及性。
2. 轉錄起始 (Transcription initiation)：這是最主要的調控點。通過啟動子、增強子、沉默子以及各種轉錄因子和輔助因子，精確控制轉錄的開啟和關閉。
3. 轉錄延伸 (Transcription elongation)：調控 RNA 聚合酶在 DNA 上的移動速度和效率。
4. 轉錄終止 (Transcription termination)：控制轉錄何時停止。
5. RNA 加工 (RNA processing)：包括剪接、加帽、加尾，影響 mRNA 的穩定性和轉譯效率。

本題考查增強子（enhancer）的功能和性質。
增強子是 DNA 序列元件，它們能夠增強（或有時抑制）基因的轉錄。

• (A) is a protein that binds to RNA polymerase and stimulates transcription.
  • 增強子是 DNA 序列，而不是蛋白質。雖然它們與蛋白質（如轉錄因子）結合，但它們本身不是蛋白質。
• (B) interacts with repressor proteins to enhance transcriptional repression.
  • 增強子主要與激活蛋白（activators）結合，促進轉錄。

本題考查轉錄啟動子（promoter）的組成部分。
啟動子是位於基因上游的一段 DNA 序列，是 RNA 聚合酶結合並起始轉錄的地方。在真核生物中，啟動子通常包含多個關鍵元件：

• TATA box：一個常見的啟動子元件，位於轉錄起始點上游約 25-30 個鹼基對處，是 TATA 結合蛋白（TBP）結合的位點，對於組裝轉錄起始複合物至關重要。

本題考查真核生物 mRNA 加工（processing）的正確順序。
真核生物的 pre-mRNA 加工是一個循序漸進的過程，主要包括以下步驟：

1. 轉錄起始 (Initiation of transcription)：RNA 聚合酶 II 開始合成 pre-mRNA。
2. 5' 加帽 (Addition of 5' cap)：在 pre-mRNA 合成剛開始時（通常在轉錄進行到約 20-40 個核苷酸時），就在其 5' 末端添加一個 7-甲基鳥苷（m7G）帽子。
3. 剪接 (Splicing)：在轉錄進行過程中或完成後，移除 pre-mRNA 中的內含子，並將外顯子連接起來。
4. 3' 加尾 (Addition of poly-A tail)：在 pre-mRNA 的 3' 末端添加聚腺苷酸尾。這通常發生在轉錄終止後，通過一個特定的酶複合體實現。
5. 轉錄終止 (Transcription termination)：RNA 聚合酶 II 停止轉錄。
6. 運輸到細胞質 (Transport to cytoplasm)：成熟的 mRNA 分子通過核孔運輸到細胞質中進行轉譯。

核心觀念

真核細胞的前驅信使 RNA（pre-mRNA）在細胞核內加工，主要包括 5′ 端加帽、3′ 端多聚腺苷酸化，以及剪接。這些加工完成後，成熟 mRNA 才輸出至細胞質進行翻譯。

蛋白質磷酸化則是蛋白質激酶將磷酸基團加到蛋白質上的修飾，常見於細胞質中的訊息傳遞與代謝調控；它不是核內 RNA 加工步驟。

解題方法

先辨認選項是在描述 RNA 加工，還是蛋白質修飾。B、C、D 都是典型的核內 mRNA 加工事件；A 是蛋白質的磷酸化修飾，因此是本題預期要選出的選項。

選項分析

• (A) protein phosphorylation：本題預期答案。 蛋白質磷酸化常見於細胞質訊息傳遞，並非核內 mRNA 加工事件。
• **(B) RNA capping：錯誤選項。

本題考查電泳遷移率變異檢測（Electrophoretic Mobility Shift Assay, EMSA）的組成和原理。
EMSA 是一種用於檢測 DNA-蛋白質相互作用的實驗技術。其基本原理是：

1. 使用一段已知序列的 DNA，通常會進行放射性標記（radiolabeled DNA fragment）。
2. 將標記的 DNA 與潛在的 DNA 結合蛋白（DNA binding protein）在溶液中混合。
3. 如果 DNA 結合蛋白能夠結合到 DNA 片段上，就會形成一個 DNA-蛋白質複合物。
4. 將反應混合物進行非變性聚丙烯醯胺凝膠電泳（non-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis）。
5. 由於 DNA-蛋白質複合物的分子量和電荷與單獨的 DNA 片段不同，其在電場中的遷移率也會發生變化（通常會減慢）。

本題考查 RNA 編輯（RNA editing）的定義。
RNA 編輯是指在轉錄後，對 RNA 分子序列進行的化學修飾或改變，導致其最終序列與原始基因序列不同。

• (A) Post-transcriptional alteration of sequences in mRNAs：這是 RNA 編輯的正確定義。它發生在 mRNA 分子合成之後，通過特定的酶（如脫氨酶）對 RNA 鹼基進行化學修飾（如 A 變為 I，I 被視為 G；

本題考查不同類型突變對基因功能影響的可能性。

• (A) A sequence change in the 3' untranslated region (3' UTR)：3' UTR 參與 mRNA 的穩定性、定位和轉譯調控。改變 3' UTR 可能會影響基因表達水平或 mRNA 壽命，但通常不會導致基因功能的完全喪失，除非影響了重要的調控元件。
• (B) A change from a TAA codon to a TAG codon in the coding region：TAA 和 TAG 都是終止密碼子（stop codons）。

本題考查 cDNA library 和 genomic library 的區別。

• Genomic library：包含生物體所有基因組 DNA 的片段。它包含了編碼區（外顯子）、非編碼區（內含子、啟動子、增強子、重複序列等）。
• cDNA library：通過逆轉錄（reverse transcription）從 mRNA 合成 cDNA（complementary DNA）構建而成。由於 mRNA 是通過基因轉錄後，內含子被剪接掉、並經過其他加工形成的，因此 cDNA 只包含編碼區（外顯子）的序列信息，不包含內含子、啟動子等調控序列。

現在分析選項：

• (A) the cDNA was constructed from introns only.
  • 這是錯誤的。cDNA 是從 mRNA 合成的，mRNA 不包含內含子。Genomic library 包含內含子。

本題考查蛋白質在 Golgi 體內的分選和運輸。
Golgi 體由一系列扁平的囊泡（cisternae）組成，通常分為三個區域：順式 Golgi (cis-Golgi)、中間 Golgi (medial-Golgi) 和反式 Golgi (trans-Golgi)。此外，還有反式 Golgi 網絡 (trans-Golgi network, TGN)。
蛋白質從 ER 進入 Golgi 體，首先到達 cis-Golgi 網絡 (CGN)，然後依次通過 cis-, medial-, trans- cisternae。

• cis-Golgi：接收來自 ER 的蛋白質，並進行初步的修飾和分類。
• medial-Golgi：進行進一步的蛋白質修飾，如醣基化。
• trans-Golgi：進行蛋白質的最終分類和包裝，並將其分配到不同的囊泡中，運送到最終目的地。
• trans-Golgi network (TGN)：位於 trans-Golgi 的出芽端，是蛋白質分選和運輸的關鍵節點。

本題考查細胞進行糖基化（glycosylation）形成糖蛋白的能力。
糖基化是將糖鏈添加到蛋白質上的過程，是真核生物中一種重要的蛋白質翻譯後修飾。

• (A) Yeast cells：酵母細胞（真核生物）可以進行一定程度的糖基化，但其糖鏈結構通常與哺乳動物細胞不同，有時會產生過度糖基化。
• (B) E. coli cells：大腸桿菌是原核生物，其細胞內缺乏進行複雜糖基化的酶系統，因此不能正確地形成複雜的糖蛋白。
• (C) Mammalian cells：哺乳動物細胞擁有複雜的酶系統，能夠在內質網和 Golgi 體中進行精確的糖基化修飾，形成結構複雜且功能正確的糖蛋白。這是生產生物藥物（如單株抗體）的關鍵。

核心觀念

本題考查真核細胞中各類 RNA 的功能，以及 mRNA 由細胞核輸出至細胞質的來源與過程。

真核生物的 mRNA 通常先以初級轉錄產物形式存在，稱為異質核 RNA（heterogeneous nuclear RNA, hnRNA），也就是前驅 mRNA（pre-mRNA）。hnRNA 經過：

1. 5′端加上 cap
2. 3′端加上 poly(A) tail
3. 移除 intron、連接 exon
4. 與相關蛋白結合形成成熟 mRNP

完成品質管制後，才經由核孔複合體輸出至細胞質進行翻譯。因此，hnRNA／前驅 mRNA 與 mRNA 的核輸出過程具有直接關聯。

解題方法

判斷各選項的主要功能即可。題目詢問的是「參與 mRNA 核輸出」的 RNA 類型，關鍵在於辨認哪一種 RNA 是 mRNA 的核內前驅物。

因此，與 mRNA 生成、加工及形成可輸出的 mRNP 最直接相關的是 hnRNA，答案選 （D）。

選項分析

• （A）snRNA：錯誤。
  snRNA（small nuclear RNA，小核 RNA）主要存在於細胞核中，與特定蛋白形成 snRNP，參與 spliceosome 的組成，負責 pre-mRNA 的剪接，例如 U1、U2、U4、U6 及 U5

本題考查前核糖體 RNA (pre-rRNA) 的合成地點。
核糖體 RNA (rRNA) 是核糖體的主要結構組分。真核生物的 rRNA 合成是一個複雜的過程，發生在細胞核內。

• Nucleolus (核仁)：核仁是真核細胞核內一個顯著的結構，是 rRNA 的合成和核糖體亞單位組裝的主要場所。

本題考查類固醇激素（steroid hormones）如何激活基因轉錄。
類固醇激素（如雌激素、睾酮、皮質醇等）是脂溶性分子，它們可以穿過細胞膜，並與細胞內的受體結合。

• Nuclear receptors：類固醇激素的受體通常是細胞內的核受體（nuclear receptors）。這些受體在結合激素後，會發生構象變化，並作為轉錄因子，與 DNA 上的特定序列（激素反應元件，HREs）結合，從而調控目標基因的轉錄。
• (A) Binding to a nuclear receptor：這是類固醇激素激活轉錄的主要機制。激素與核受體結合後，激素-受體複合物可以進入細胞核（如果受體原本在細胞質中），並與 DNA 結合，招募輔助因子，啟動或抑制轉錄。

本題考查轉錄不活躍基因（transcriptionally inactive genes）的特徵。
基因的轉錄活性與染色質的結構和修飾狀態密切相關。

• Euchromatin：鬆散的染色質結構，富含基因，易於轉錄。
• Heterochromatin：緻密的染色質結構，基因含量相對較少，通常是轉錄不活躍的區域。

現在分析選項：

• (A) are not located within nucleosomes.
  • 染色質的基本單位是核小體（nucleosome），DNA 纏繞在組蛋白周圍。即使是轉錄不活躍的基因，也位於染色質中，因此也位於核小體內。這個說法是錯誤的。
• (B) often are methylated.
  • DNA 甲基化（特別是 CpG islands 的甲基化）與基因的轉錄沉默（silencing）密切相關。許多轉錄不活躍的基因區域，特別是啟動子區域，會發生 DNA 甲基化。

本題考查轉錄起始因子 TFIIH 在轉錄起始複合物中的功能。
TFIIH (Transcription Factor II H) 是真核生物中一個重要的通用轉錄因子，在 RNA 聚合酶 II 介導的轉錄起始過程中扮演關鍵角色。它是一個蛋白質複合物，包含多個亞基，具有多種酶活性。
TFIIH 的主要功能包括：

1. 解旋 DNA (Unwinding the DNA duplex)：TFIIH 包含一個 ATP 依賴性的解旋酶活性（由 XPB 亞基提供），能夠解開啟動子區域的 DNA 雙螺旋，形成轉錄泡（transcription bubble），從而使 RNA 聚合酶 II 能夠開始合成 RNA。
2. 磷酸化 RNA 聚合酶 II 的 C 端結構域 (CTD)：TFIIH 的另一個亞基（CDK7）具有激酶活性，能夠磷酸化 RNA 聚合酶 II CTD。CTD 的磷酸化是從轉錄起始階段（initiation）過渡到延伸階段（elongation）的關鍵步驟。

本題考查蛋白質在內質網 (ER) 中的合成、定位及其在分泌途徑中的運輸。
蛋白質 X 具有 7 個跨膜結構域 (transmembrane domains)，這意味著它是一個跨膜蛋白質。

• 蛋白質在 ER 中合成。
• 蛋白質合成完成後，N-terminus 面向 ER 的腔內 (lumen)。
• 跨膜蛋白質的 N-terminus 和 C-terminus 的定位取決於它們在 ER 中的合成和插入方向。
• 在 ER 中，跨膜結構域會嵌入 ER 膜中。
• 如果 N-terminus 在 ER 腔內，那麼 C-terminus 就會在細胞質側。
• 蛋白質 X 通過分泌途徑（胞吐作用）運輸到細胞表面（質膜）。
• 在分泌途徑中，ER 腔內的空間與細胞外空間是連續的；

本題考查 SNARE 蛋白質在分泌途徑中的作用及其顯性負突變體 (dominant-negative mutant) 的影響。
SNARE 蛋白質是一類在膜融合過程中起關鍵作用的蛋白質，它們參與囊泡與目標膜的特異性結合和融合。
分泌途徑中的囊泡運輸涉及多個步驟，每個步驟都需要特定的 SNARE 蛋白質來介導囊泡與目標膜的融合。

• ER to Golgi transport：這個過程涉及 v-SNAREs (vesicular SNAREs) 和 t-SNAREs (target SNAREs) 的相互作用，將囊泡從 ER 運輸到 Golgi 體。例如，COPII 囊泡介導 ER 到 Golgi 的運輸。
• Intra-Golgi transport：囊泡在高爾基體順序運輸（cisternal maturation model 或 vesicular transport model）也涉及 SNAREs。
• Golgi to plasma membrane transport：從 TGN 到細胞膜的分泌囊泡運輸。
• Golgi to endosome/lysosome transport：從 TGN 到內體/溶酶體的運輸。

SNARE 蛋白質的顯性負突變體通常會干擾正常的 SNARE 功能，阻止囊泡與目標膜的融合。
題目問的是「The first step in the secretory pathway that should be inhibited...」。
分泌途徑的第一步是從粗糙內質網 (Rough ER) 到高爾基體 (Golgi) 的運輸。